BR0309736B1 - Dispositivo para alinhar a conexão de dutos - Google Patents

Description

“DISPOSITIVO PARA ALINHAR A CONEXÃO DE DUTOS” Campo da Invenção A presente invenção refere-se a dispositivos para o acoplamento de dutos. Mais especificamente, a invenção trata de dispositivos para o alinhamento de dutos, cujas extremidades podem ser mutuamente móveis anteriormente à conexão e assim estar fora de alinhamento. O dispositivo pode ser usado para acoplamento/desacoplamento repetidos de dutos.

Fundamentos da Invenção e Técnica Anterior Dispositivos para acoplar e desacoplar dutos são vantajosamente aplicados em dutos para transferir fluido por exemplo de uma plataforma de produção ou de um local de armazenamento para um navio- tanque. Isto pode ser desejável por razões de segurança, por exemplo quando o desvio de posição do navio é demasiado ou a rotação é excessiva, com riscos tanto com relação à salubridade, como ao ambiente e valores, ou devido a vantagens funcionais contando com um acoplamento passível de conexão/desconexão em um duto.

Um dispositivo para conectar dutos tem vantajosamente funcionalidade para conexão e desconexão mesmo sob movimentos relativamente grandes entre a extremidade dos dutos, tanto na forma de rotação como de movimento radial e angular. Em algumas situações será de grande importância para a segurança se um dispositivo para conectar dutos puder ser desconectado rapidamente. Também pode ser vantajoso se a conexão e a desconexão puder ser efetuada por controle remoto sem necessidade de operações manuais.

Existem muitos dispositivos para conectar dutos. Todavia, desvantagens são associadas a um grau variável com os dispositivos previamente conhecidos. Alguns exemplos de tais desvantagens são: Com ffeqüência inexiste controle suficiente com a pretensão ou momento de aperto para os dutos conectados;

Em muitos casos ocorre uma alteração com o passar do tempo dos ditos momentos de aperto devido ao desgaste ou outros mecanismos de ruptura com possível vazamento resultante e riscos para pessoal, ambiente e valores;

Em muitos casos a ferramenta para pretensão de cavilhas de união não está permanentemente integrada no dispositivo de conexão, o que significa que parte da operação de conexão como um todo tem de ser conduzida manualmente. Isto também influencia o tempo despendido para a conexão e a desconexão;

Para muitos dispositivos inexiste possibilidade de rápido desengate, que poderia ser um requisito absoluto para determinadas conexões, particularmente por razões de segurança; Vários acoplamentos dispõem de somente uma barreira para vedação entre a pressão no duto e o ambiente externo;

Para conectar dispositivos com duas barreiras na vedação via de regra é somente possível testar a pressão da conexão como um todo, isto é, não pode ser positivamente detectado se ambas as barreiras são estanques;

Alguns dispositivos de conexão são muito sensíveis com respeito ao deslocamento recíproco que pode ser aceito entre as extremidades do duto, o que é condutivo a margens estreitas que podem ser aceitas anteriormente ao mútuo acoplamento.

Existe uma busca por um dispositivo para conectar dutos, um dispositivo com propriedades aperfeiçoadas com relação aos problemas acima mencionados.

Sumário da Invenção Por intermédio da presente invenção a busca acima mencionada é atendida pelo fato de ser apresentado um dispositivo para alinhar a conexão de dutos, compreendendo uma parte macho e dotada de pelo menos um pino guia com extremidade coniforme e uma parte fêmea tendo pelo menos uma ranhura receptora correspondentemente configurada de tal modo que a parte macho e a parte fêmea, cada uma montada sobre sua extremidade de duto, possam ser conjugadas com efeito de alinhamento de tal maneira que as extremidades de duto sejam conectadas, o dispositivo distinguindo-se ainda pelo fato de que compreende: pelo menos uma cavilha disposta paralela ao eixo longitudinal do pelo menos um par de pino guia e ranhura receptora, a dita cavilha sendo munida de dispositivos para ação de tensão de aperto controlada e travamento estável a longo prazo, e, se desejado, um órgão para soltura rápida, e uma vedação, na forma de uma barreira única, dupla ou múltipla, para selar faces de vedação opostas sobre a parte macho e fêmea, disposta de modo que a vedação envolva as extremidades do duto quando acopladas.

Com o acoplamento das extremidades dos dutos entende-se também desse modo que a extensão das extremidades do duto, com abertura para transporte de fluido através do dispositivo, se tomem ligadas. Pela frase "a vedação envolve as extremidades do duto" entende-se também que a vedação encerra a abertura para transporte de fluido através do dispositivo. As partes fêmea e macho do dispositivo são de preferência montadas como uma extensão sobre cada uma das extremidades de seu duto, todavia, o dispositivo também pode ser configurado de tal modo que as extremidades possam ser fixadas no interior do dispositivo. O dispositivo de acordo com a invenção preferencialmente compreende dois pares de pinos guias e ranhuras receptoras, com uma cavilha roscada no eixo central de cada par de pino guia e ranhura receptora. A dita modalidade de realização é de preferência para a maioria das dimensões de duto. O dispositivo de acordo com a invenção de preferência compreende, particularmente para dutos de grande dimensão, quatro pares ou mais de pinos guias e ranhuras receptoras, com eixo no eixo central de cada par de pino guia e ranhura receptora. A dimensão de duto maior toma mais vantajosa a presença de vários pares de pinos guias e ranhuras receptoras, de preferência com uma cavilha para cada par. O dispositivo de acordo com a invenção pode para dutos menores compreende um par de pino guia e ranhura receptora, com uma cavilha roscada ou encaixe em S entre o duto e aquele par de pino guia e ranhura receptora. O mecanismo para tensão de aperto controlada de cavilhas e levantamento de cavilhas de preferência é do tipo hidráulico, com um mecanismo para cada cavilha. O dispositivo de preferência compreende um mecanismo de giro em bruto quer da parte macho quer da parte fêmea em tomo do eixo do duto, de tal forma que os pinos guias e ranhuras receptoras possam ser essencialmente alinhados com respeito à rotação. O dispositivo ainda vantajosamente compreende um mecanismo para teste de pressão das vedações, na forma de um niple e ranhuras para cada espaço entre as vedações, todavia, para uma barreira de vedação entre a vedação extrema interna e o duto, conectada com equipamento hidráulico. A parte fêmea de preferência compreende, a partir do eixo central e radialmente para o exterior, abertura para transporte de fluido, um cubo configurado simetricamente em tomo da abertura, ranhuras receptoras apropriadas para os pinos guias da parte macho, bordas guias e saia externa, o cubo, as ranhuras receptoras e as bordas guias contribuindo para o efeito de alinhamento ao efetuar a junção da parte fêmea e da parte macho. Assim, a parte macho e a parte fêmea, para os lados serem reunidos, são configuradas como pinos guias coniformes, bordas guias e cubos que se encaixam no interior de ranhuras correspondentemente configuradas para que o alinhamento aumente quando as partes são conjugadas.

Desenhos A fig. 1 mostra uma seção do dispositivo de acordo com a invenção,anterior ao seu acoplamento; A fig. 2 mostra o dispositivo conjugado; A fig. 3 mostra as cavilhas aplicadas em posição abaixo do flange inferior; A fig. 4 mostra as cavilhas giradas para a posição de travamento, submetidos à protensão hidráulica; A fig. 5 mostra a protensão mecanicamente assegurada; A fig. 6 mostra o mecanismo de soltura rápida ativado; A fig. 7 mostra um mecanismo de soltura rápida alternativo; e A fig. 8 mostra outra modalidade do dispositivo de acordo com a invenção para conectar a parte inferior e superior.

Descrição Detalhada Para o dispositivo de acordo com a presente invenção protensão hidráulica das cavilhas é de preferência utilizada, sucedida pelo travamento mecânico por intermédio, por exemplo, de contraporcas. É possível utilizar uma força de contração muito substancial, que possibilita grandes diâmetros de gaxeta e acoplamentos de flange standard, e, outrossim, o uso de várias barreiras de vedação no sistema de gaxeta, por exemplo 2 barreiras ou mais.

No dispositivo de acordo com a invenção a ferramenta para protensão ou aperto das cavilhas é permanentemente afixada, com uma ferramenta para cada cavilha, o que habilita um acoplamento completamente remotamente operado, com bom controle do torque de aperto. De preferência, é também incluído um mecanismo de soltura rápida hidraulicamente acionável, de tal modo que às vezes exigências muito rigorosas quanto ao máximo tempo de desconexão permissível podem ser satisfeitas. O dispositivo para conectar dutos de acordo com a invenção pode tolerar deslocamentos recíprocos relativamente grandes entre as duas extremidades de duto e as duas partes principais do dispositivo, tanto na forma de rotação como de movimentos radiais e angulares. Isto é obtido pela utilização de geometrias vantajosas que são condutivas aos mesmos para que o efeito de alinhamento se tome substancial, tanto com respeito à rotação como ao deslocamento radial e angular. Por conseguinte, quando as duas partes principais do acoplamento entram em mútua aproximação durante o processo de conexão, as partes principais e as extremidades dos dutos entram em alinhamento a medida que as partes estão sendo acopladas, com isto o máximo desajuste admissível entre as extremidades dos dutos anterior ao acoplamento mútuo é relativamente grande. O dito alinhamento se processa sem sobrecarregar qualquer uma das partes do dispositivo de acordo com a invenção mecanicamente, o que é obtido através de uma combinação da forma do dispositivo e do dimensionamento do dispositivo.

As partes macho e fêmea do dispositivo montadas sobre cada extremidade de seu duto têm de ser reunidas em acoplamento razoável por intermédio de outro equipamento antes do acoplamento conjunto com o dispositivo poder ocorrer.

Referência passa a ser feita à fig. 1 que ilustra um dispositivo de acordo com a invenção, com dois pinos guias 6, 2 e duas ranhuras receptoras 1,8,7. O dispositivo consiste em duas partes principais, a saber, uma parte fêmea 9 e uma patê macho 10. Na parte fêmea 9 existem orifícios para as cavilhas 3 que foram montados em uma ferramenta protensora 4, 5 para as cavilhas localizadas na parte macho 10. As cavilhas podem ser movidas para cima e para baixo por intermédio de um levantador de cavilha que é parte de uma ferramenta 4, 5 para aperto dos cavilhas e são girados por intermédio de um motor de giro que gira o levantador de cavilha, o cavilha e um mecanismo de soltura rápida 12 opcional. Nesta posição as cavilhas 3 são estacionadas em uma guia radial 6 integrada nos pinos guias. A cavilha pode ser munida de filetes de rosca ou, mais simplesmente, com encaixe em S ou ganchos (conforme se evidencia das demais figuras.Correspondentemente, na parte principal inferior, a parte fêmea 9, orifícios são dispostos quer com filetes de rosca quer com ranhuras apropriadas.

Uma borda guia 8 na patê fêmea tem um perfil em dente-de- serra com dois ou mais dentes. De forma correspondente, na parte superior do dispositivo, sobre o pino guia, uma guia direcional 2 é disposta que pode ser uma cavilha radialmente montada ou dente-de-serra correspondente à borda guia 8 montada na parte fêmea do dispositivo. A borda guia 8 pode ser quer configurada como um triângulo completo (como mostrado na seção A-A) para acoplamentos hidráulicos com controle inteiramente passivo da direção recíproca de rotação das duas partes principais ou com dentes amputados onde um motor para a rotação inicial é usado, após o que a borda guia sucessivamente assume para ajuste fino da rotação. A finalidade dos dispositivos de rotação é assegurar que as cavilhas na parte superior do dispositivo, conforme ilustrado na parte macho, serão essencialmente alinhadas com os orifícios na parte inferior do dispositivo, isto é, os orifícios na parte fêmea. Em tomo do centro da conexão hidráulica existe um cubo cônico 1 que pode ter uma borda guia superior e inferior para controle radial com respeito à guia 6.A borda guia superior e inferior conjuntamente proporcionam alinhamento da guia radial 6 com respeito ao cubo 1. O dito cubo corresponde a um cubo ou flange especialmente configurado. Um correspondente efeito de alinhamento pode ser obtido por intermédio de contato axial entre um flange superior 10 e uma saia externa 7 em combinação com somente uma borda guia radial sobre o cubo 1. A parte inferior 4 da ferramenta de protensão é montada na parte macho, sobre um flange superior. Esta ferramenta consiste de uma parte hidráulica para proteção ou aperto da cavilha quando esta entra em posição.

Outrossim, uma contraporca ou um dispositivo de travamento é também incluído para que o acoplamento hidráulico possa ser desacoplado ou aliviado sem perda da protensão. As ferramentas em questão são conhecidas a partir da protensão de flanges e são comercialmente disponíveis.

No topo da parte superior 5 da ferramenta de protensão de cavilha um mecanismo de soltura rápida 12 é ilustrado que pode ser usado em sistemas onde desacoplamento muito rápido é exigido. De acordo com as demais figuras este é hidraulicamente ativado por intermédio de um cilindro no centro da extensão da cavilha. A soltura rápida leva a cavilha a perder a tensão inicial temporariamente e a perder o engate com a parte principal inferior do dispositivo. Assim, as cavilhas são suspensas ou fixadas no mecanismo de soltura rápida.

As gaxetas 11 proporciona vedação entre o flange superior 10 da parte macho e o cubo 1 na parte fêmea quando as partes principais do dispositivo tiverem sido completamente interligadas. As gaxetas 11 podem ser tanto axialmente como radialmente dispostas.

Na fig. 2 o dispositivo de acordo com a invenção foi ilustrado na relação conjugada.

Na fig. 3 as cavilhas são mostradas calcadas e em posição engatada abaixo do flange inferior 9 da parte fêmea, e em seção abaixo do flange inferior as cavilhas são ilustradas na posição desengatada.

Na fig. 4 as cavilhas foram giradas para a posição engatada e hidraulicamente protendida com o êmbolo sobre a parte inferior 4 da ferramenta protensora de cavilha contra o flange superior 10 da parte macho.

Na fig. 5 é mostrado que a protensão é mecanicamente assegurada por uma contraporca com o mecanismo hidráulico liberado.

Na fig. 6 um mecanismo de soltura rápida ativado 12 é mostrado ao passo que na fig. 7 é mostrado um mecanismo de soltura rápida alternativo.

Na fig. 8 o dispositivo de acordo com a invenção é ilustrado com controle alternativo para conectar as duas partes principais e desse modo as extremidades dos dutos. A modalidade ilustrada tem duas ranhuras de controle radiais sobre o cubo 1 que assegura alinhamento tanto radial como axial.

Claims (9)

1. Dispositivo para alinhar a conexão de dutos, que compreende uma parte macho com pelo menos um pino guia com extremidade afilada e uma parte fêmea com pelo menos uma ranhura correspondentemente configurada, para que a parte macho e fêmea, cada uma montada sobre a extremidade de seu duto, possam ser ligadas entre si com efeito de alinhamento de modo que as extremidades dos dutos sejam conectadas, caracterizado pelo fato de que ele compreende ainda: pelo menos uma cavilha, disposta paralela ao eixo longitudinal do pelo menos um par de pino guia e ranhura receptora, a dita cavilha sendo equipada com um órgão para tensionamento controlado e travamento estável a longo prazo, e opcionalmente um órgão para soltura rápida, e uma vedação, na forma de uma única barreira, dupla ou múltipla, para selar faces vedantes opostas sobre a parte macho e a parte fêmea, disposta de modo que a vedação encerre as extremidades dos dutos quando conectados.

2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ele compreende dois pares de pinos guias e ranhuras receptoras, com uma cavilha roscada no eixo central de cada par de pino guia e ranhura receptora.

3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ele compreende quatro pares de pinos guias e ranhuras receptoras com uma cavilha roscada no eixo central de cada par de pino guia e ranhura receptora.

4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ele compreende um par de pinos guias e ranhuras receptoras com uma cavilha roscada ou encaixe em S entre o duto e um par pino guia e ranhura receptora.

5. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o órgão para tensionamento controlado das cavilhas é do tipo hidráulico com um órgão para cada cavilha.

6. Dispositivo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o órgão para tensionamento controlado também pode ser usado para levantamento e baixamento das cavilhas.

7. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ele compreende um mecanismo para giro grosseiro em tomo de um eixo do duto ou da parte macho ou da parte fêmea para que os pinos guias e as ranhuras receptoras possam ser essencialmente alinhadas com respeito à rotação.

8. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ele compreende um mecanismo para teste de pressão das vedações, na forma de um niple e ranhura para cada espaço entre as vedações, porém, para uma vedação barreira entre a vedação extrema interna e o duto, acoplado com o equipamento hidráulico.

9. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a parte fêmea a partir do eixo central compreende abertura para transporte de fluido, um cubo simetricamente configurado em tomo da abertura, ranhuras receptoras adaptadas aos pinos guias da parte marcho, bordas guias e saia externa,o cubo, as ranhuras receptoras e as bordas guias contribuindo para o efeito de alinhar ao efetuar a junção da parte fêmea e da parte macho.